谷氨酸生產(chǎn)菌主要特征育種及其擴大培養(yǎng)ppt課件

1、第四章第四章 谷氨酸消費菌的主要谷氨酸消費菌的主要特征、育種及其擴展培育特征、育種及其擴展培育 第一節(jié)第一節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌的主要特征谷氨酸產(chǎn)生菌的主要特征 第二節(jié)第二節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中的形狀變化谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中的形狀變化 第三節(jié)第三節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌的育種谷氨酸產(chǎn)生菌的育種 第四節(jié)第四節(jié) 菌種的擴展培育及其影響要素菌種的擴展培育及其影響要素 第一節(jié)第一節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌的主要特征和性質(zhì)谷氨酸產(chǎn)生菌的主要特征和性質(zhì)一、現(xiàn)有谷氨酸消費菌的分類一、現(xiàn)有谷氨酸消費菌的分類形態(tài)形態(tài)革蘭氏染色革蘭氏染色棒狀桿棒狀桿菌屬菌屬一端膨大的一端膨大的桿狀桿狀陽性，但有呈陽性，但有呈陰性的，菌體陰性的

2、，菌體內(nèi)著色不均一內(nèi)著色不均一多數(shù)不能多數(shù)不能運動運動好氧或厭氧，從葡萄糖好氧或厭氧，從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸發(fā)酵產(chǎn)酸短桿菌短桿菌屬屬細胞短，不細胞短，不分枝分枝陽性陽性少數(shù)有鞭少數(shù)有鞭毛運動毛運動多數(shù)從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸多數(shù)從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸小桿菌小桿菌屬屬與棒桿菌類與棒桿菌類似，有時球似，有時球狀狀陽性，美蘭染陽性，美蘭染色呈現(xiàn)顆粒色呈現(xiàn)顆粒從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸弱，從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸弱，主要產(chǎn)乳酸主要產(chǎn)乳酸節(jié)桿菌節(jié)桿菌屬屬由球菌變桿由球菌變桿菌，又由桿菌，又由桿菌變球菌菌變球菌由陽性變陰性，由陽性變陰性，又由陰性變陽又由陰性變陽性性一般不運一般不運動動從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸極少從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸極少或不產(chǎn)酸或不產(chǎn)酸棒

3、狀桿菌棒狀桿菌小桿菌屬小桿菌屬桿菌桿菌Bacillus ，細胞呈桿狀或圓柱形，普通其粗細，細胞呈桿狀或圓柱形，普通其粗細直徑比較穩(wěn)定，而長度那么常因培育時間、培育條直徑比較穩(wěn)定，而長度那么常因培育時間、培育條件不同而有較大變化。件不同而有較大變化。 1細胞形狀為球形、棒形至短桿形；細胞形狀為球形、棒形至短桿形；2革蘭氏染色陽性，無芽孢，無鞭毛，不能運動；革蘭氏染色陽性，無芽孢，無鞭毛，不能運動；3是需氧型微生物；是需氧型微生物；4脲酶強陽性；脲酶強陽性；5不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白及明膠等；不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白及明膠等；6發(fā)酵過程中菌體發(fā)生明顯的形狀變化，同時發(fā)發(fā)酵過程中菌體

4、發(fā)生明顯的形狀變化，同時發(fā)生細胞膜通透性的改動；生細胞膜通透性的改動；7 CO2固定反響酶活力強；固定反響酶活力強； 8異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循環(huán)異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循環(huán)弱；弱；二、生物素缺陷型菌株的主要特征二、生物素缺陷型菌株的主要特征9 -酮戊二酸氧化才干缺失或微弱；酮戊二酸氧化才干缺失或微弱；10復(fù)原型輔酶復(fù)原型輔酶NADPH2進入呼吸鏈進入呼吸鏈才干弱；才干弱；11檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶以及谷氨酸脫氫酶活力強；氫酶以及谷氨酸脫氫酶活力強；12具有向環(huán)境中浸透谷氨酸的才干；具有向環(huán)境中浸透谷氨酸的才干；13不

5、分解利用谷氨酸，并能耐高濃度的谷不分解利用谷氨酸，并能耐高濃度的谷氨酸。氨酸。第二節(jié)第二節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中的形狀變化中的形狀變化一、種子的菌體形狀一、種子的菌體形狀形態(tài)形態(tài)大小大小革蘭氏革蘭氏染色染色菌體短桿或棒菌體短桿或棒桿狀，兩端鈍桿狀，兩端鈍圓，無分枝，圓，無分枝，細胞單個、成細胞單個、成對或?qū)騐形，是形，是谷氨酸非積累谷氨酸非積累型細胞型細胞。斜面培養(yǎng)斜面培養(yǎng) 類似類似細小細小淺淺一級種子一級種子 類似類似大，粗壯大，粗壯 深深二級種子二級種子 類似類似大，粗壯大，粗壯 深深二、谷氨酸發(fā)酵不同階段的菌體形狀二、谷氨酸發(fā)酵不同階段的菌體形狀發(fā)酵時間發(fā)酵時

6、間細胞形態(tài)細胞形態(tài)長菌型細長菌型細胞胞08h或或010h與二級種子類似，多短桿至棒狀，與二級種子類似，多短桿至棒狀，多排列成單個、成對及多排列成單個、成對及V字形字形轉(zhuǎn)移期細轉(zhuǎn)移期細胞胞818h或或1020h細胞伸長、膨大，當生物素貧乏時，細胞伸長、膨大，當生物素貧乏時，向產(chǎn)酸型細胞轉(zhuǎn)變向產(chǎn)酸型細胞轉(zhuǎn)變產(chǎn)酸型細產(chǎn)酸型細胞胞1620h之后之后細胞伸長、膨大、不規(guī)那么狀，缺細胞伸長、膨大、不規(guī)那么狀，缺乏乏V字形，邊緣顏色淺，稍模糊，字形，邊緣顏色淺，稍模糊，有的甚至殘缺不全，但菌體形態(tài)根有的甚至殘缺不全，但菌體形態(tài)根本清楚。胞內(nèi)呈現(xiàn)橫隔，花生狀。本清楚。胞內(nèi)呈現(xiàn)橫隔，花生狀。三、谷氨酸發(fā)酵感三、

7、谷氨酸發(fā)酵感染噬菌體后的菌體染噬菌體后的菌體形狀形狀1.發(fā)酵前期感染噬菌體的菌體形狀發(fā)酵前期感染噬菌體的菌體形狀細胞數(shù)量明顯減少，細胞不規(guī)那么，發(fā)圓，細胞數(shù)量明顯減少，細胞不規(guī)那么，發(fā)圓，發(fā)胖，有明顯的細胞碎片，嚴重時呈現(xiàn)拉絲、發(fā)胖，有明顯的細胞碎片，嚴重時呈現(xiàn)拉絲、拉網(wǎng)。拉網(wǎng)。消費上表現(xiàn)為排氣口二氧化碳迅速下降，消費上表現(xiàn)為排氣口二氧化碳迅速下降，OD值下跌，耗糖緩慢等。值下跌，耗糖緩慢等。2.發(fā)酵中后期感染噬菌體的菌體形狀發(fā)酵中后期感染噬菌體的菌體形狀細胞形狀不規(guī)那么，邊緣不整齊，細胞形狀不規(guī)那么，邊緣不整齊，有的邊緣似乎有毛刺狀的東西，有有的邊緣似乎有毛刺狀的東西，有細胞碎片。細胞碎片。

8、消費上的表現(xiàn)：消費上的表現(xiàn)： OD值下降，泡沫多，黏度大，值下降，泡沫多，黏度大，耗糖緩慢。耗糖緩慢。及時補充營養(yǎng)物，大多可完成發(fā)酵。及時補充營養(yǎng)物，大多可完成發(fā)酵。第三節(jié)第三節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌的育種谷氨酸產(chǎn)生菌的育種一、日常菌種管理育種任務(wù)一、日常菌種管理育種任務(wù)1.定期分純定期分純普通普通1-2個月分純一次，把產(chǎn)酸高、生長快、個月分純一次，把產(chǎn)酸高、生長快、無噬菌體感染的菌株挑選出來。無噬菌體感染的菌株挑選出來。2.高產(chǎn)菌制造安瓿管高產(chǎn)菌制造安瓿管防止菌種變異。防止菌種變異。二、選育耐高浸透壓的菌種二、選育耐高浸透壓的菌種三、選育不分解利用谷氨酸的突變株三、選育不分解利用谷氨酸的突變株四、選

9、育細胞膜通透性好的突變株四、選育細胞膜通透性好的突變株第四節(jié)第四節(jié) 菌種的擴展培育及其影響要素菌種的擴展培育及其影響要素一、菌種保藏的方法一、菌種保藏的方法 溫度溫度保藏時間保藏時間保管地點保管地點斜面保藏法斜面保藏法436個月個月斜面斜面穿刺保藏法穿刺保藏法46 12個月個月斜面穿刺斜面穿刺真空冷凍枯燥保真空冷凍枯燥保藏法藏法4 55 10年年安瓿管安瓿管低溫保藏法低溫保藏法-20 1年年螺旋口小管螺旋口小管液氮保藏法液氮保藏法-1969年年安瓿管安瓿管 液氮液氮斜面保藏法斜面保藏法 穿刺保藏法穿刺保藏法液氮罐液氮罐 二、種子擴展培育的目的 1.種子擴展培育：是指將處于休眠形狀的保藏菌種接種

10、子擴展培育：是指將處于休眠形狀的保藏菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過搖瓶、種子罐等逐級擴展入試管斜面活化后，再經(jīng)過搖瓶、種子罐等逐級擴展培育，從而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種的過程。培育，從而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種的過程。 2.做為種子必需具備的條件是：做為種子必需具備的條件是： 無雜菌污染；無雜菌污染； 生理形狀穩(wěn)定，堅持穩(wěn)定的消費性能；生理形狀穩(wěn)定，堅持穩(wěn)定的消費性能； 活力旺盛，移接至發(fā)酵罐后可以迅速生長；活力旺盛，移接至發(fā)酵罐后可以迅速生長； 菌體總量可以滿足發(fā)酵罐所需的接種量。菌體總量可以滿足發(fā)酵罐所需的接種量。3.種子擴展培育的目的：種子擴展培育的目的：1為發(fā)酵罐提供純而壯、代謝旺盛的

11、種子；為發(fā)酵罐提供純而壯、代謝旺盛的種子；2為發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的種子。為發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的種子。 三、種子擴展培育的過程 1.流程流程保藏菌種保藏菌種斜面活化斜面活化搖瓶培育搖瓶培育種子罐培育種子罐培育發(fā)酵罐發(fā)酵罐2.斜面菌種的培育斜面菌種的培育 1對斜面培育基的要求對斜面培育基的要求有利于菌種的生長，不產(chǎn)酸；培育基配方以多有利于菌種的生長，不產(chǎn)酸；培育基配方以多含有機氮而不含或少含糖為原那么。含有機氮而不含或少含糖為原那么。2培育基組成培育基組成葡萄糖葡萄糖0.1%，蛋白胨，蛋白胨1.0%，牛肉膏，牛肉膏1.0%，酵母膏酵母膏0.5%，氯化鈉，氯化鈉0.25%，瓊脂，瓊脂2.0%，pH7

12、.07.2傳代和保藏斜面不加葡萄糖。傳代和保藏斜面不加葡萄糖。3.一級種子培育一級種子培育1 培育基組成培育基組成葡萄糖葡萄糖2.5，尿素，尿素0.5，硫酸鎂，硫酸鎂0.04，磷酸二氫，磷酸二氫鉀鉀0.12，玉米漿，玉米漿2.53.5根據(jù)玉米漿質(zhì)量目根據(jù)玉米漿質(zhì)量目的增減用量，硫酸亞鐵、硫酸錳各的增減用量，硫酸亞鐵、硫酸錳各22mg/kg，pH7.0。 2培育條件培育條件每個每個1000mL三角瓶分裝培育基三角瓶分裝培育基200mL，滅菌，冷卻，滅菌，冷卻后接入斜面菌種，置于沖程后接入斜面菌種，置于沖程7.6cm左右、頻率左右、頻率96次次min左右的往復(fù)式搖床上恒溫振蕩培育左右的往復(fù)式搖床上

13、恒溫振蕩培育10 12h。 溫度溫度3233。3一級種子的要求一級種子的要求種齡：種齡： 12hpH： 6.40.1光密度：光密度： OD值凈增值凈增0.5以上以上殘?zhí)牵簹執(zhí)牵?0.5%以下以下噬菌體檢查：無噬菌體檢查：無鏡檢：鏡檢： 菌體生長均勻、粗壯，陳列整齊菌體生長均勻、粗壯，陳列整齊革蘭氏染色：革蘭氏染色： 陽性陽性4.二級種子培育二級種子培育 1培育基組成培育基組成 實例一：葡萄糖實例一：葡萄糖25gL，MgSO47H2O 0.7gL，KH2PO4 1.5gL，糖蜜，糖蜜125gL，玉米漿，玉米漿250gL，純生物素純生物素18.8gL，尿素，尿素5gL，F(xiàn)eSO4、MnSO4各各2

14、mgL，pH7.0，實消，實消，121保溫保溫10min。 實例二：葡萄糖實例二：葡萄糖45gL，MgSO47H2O 0.7gL，KH2PO4 1.5gL，糖蜜，糖蜜125gL，玉米漿，玉米漿250gL，純生物素純生物素18.8 gL，F(xiàn)eSO4、MnSO4各各2mgL，實消，實消，121保溫保溫10min，實消前不需調(diào)理，實消前不需調(diào)理pH，實消，實消降溫后用液氨調(diào)理至降溫后用液氨調(diào)理至pH7.0。接種量：接種量：0.81.0%培育溫度：培育溫度：32培育時間：培育時間：78h2培育條件培育條件空消壓力空消壓力0.2MPa，計時，計時50min，溫度，溫度130 實消溫度實消溫度118 ，計

15、時，計時5min工藝控制：工藝控制：3培育操作規(guī)程培育操作規(guī)程通風比通風比1：0.2；溫度溫度33 33.5；罐壓罐壓0.1MPa4二級種子的質(zhì)量要求二級種子的質(zhì)量要求種齡：種齡： 78hpH： 7.2光密度：光密度： OD值凈增值凈增0.5以上以上殘?zhí)牵簹執(zhí)牵?耗費耗費 1%左右左右噬菌體檢查：無噬菌體檢查：無鏡檢：鏡檢： 菌體生長旺盛，菌體生長旺盛，陳列整齊陳列整齊革蘭氏染色：革蘭氏染色： 陽性陽性三、影響種子質(zhì)量的主要要素三、影響種子質(zhì)量的主要要素1.培育基構(gòu)成培育基構(gòu)成斜面培育基含糖低，二級種子培育基盡斜面培育基含糖低，二級種子培育基盡量接近發(fā)酵培育基。量接近發(fā)酵培育基。2.溫度溫度種子培育要選擇最適溫度。由于幼齡菌種子培育要選擇最適溫度。由于幼齡菌對溫度變化敏感。對溫度變化敏感。3.